[发明专利]一种舰船供氧保障系统和方法

说明书

技术领域

本发明属于空气分离领域，具体涉及一种舰船供氧保障系统和方法。

背景技术

当前，水面舰船大都采用传统的供氧保障方法，典型的，如主要依靠在港口、基地采用深冷空分技术制取氧气再以增压机将氧气压缩充瓶后以氧气瓶进行补给的保障方法，但显然，采用这种方法受制于氧气钢瓶运输补给条件，给远航舰船的供氧保障带来了沉重的后勤负担。

近年来，也有医疗船直接安装变压吸附制氧设备在船上直接制取纯度约93％的氧气进行保障的方法，但是，采用这种制氧设备制取的氧气纯度低，仅能达到93％左右，不能满足我国最新国标《GB 8982-2009医用及航空呼吸用氧》的规定(航空呼吸用氧以及舰上医疗保障呼吸用氧的氧气纯度均要求≥99.5％)，采用该方法的保障体系无法为舰船提供合格的航空呼吸用氧以及医疗呼吸用氧。

即便如此，上述所列出的几种保障方法中均因严重依赖空气为原料，当补给基地、水面舰船本身遭遇诸如核生化等极端战况条件时，因空气被污染，采用传统的深冷法、吸附分离法、膜分离法都无法持续获得可供人员呼吸用途的氧气，而有限的核生化防护能力仅能针对防护舱提供给舰员一定量的新鲜空气，即使采用核生化处理系统为传统制氧装置提供新鲜空气，也将面临资源条件、系统设计、安装使用维护的复杂性所带来的挑战，其结果不言而喻，将直接导致水面舰船的医疗用氧、机载设备用氧保障能力的丧失，而采用水电解、化学法制氧因其能源消耗、设备本身的安全以及后勤保障等诸多问题而得不偿失，更无法为舰船动力系统提供更为大量的助燃用途的氧气。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有舰船供氧保障模式的缺陷，提供一种舰船供氧保障系统和方法，可有效克服传统保障模式缺陷、节约整体资源消耗，为水面舰船提供充足的、可持续的、并能适应各种压力应用的氧气供应保障。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

舰船供氧保障系统，其特征在于包含：

含氧原料气输入管线，以及与原料气输入管线相连接的至少一台原料气升压设备；

至少一个热源提供模块，用以将原料气升温到预定的分离温度；热源提供模块与原料气升压设备相连通；

离子传输膜分离器，用以将氧气从原料气中分离出来；离子传输膜分离器与热源提供模块相连通；

至少一个升压设备，用以持续将分离器分离出来的氧气移除出分离器，维持分离过程的持续进行；离子传输膜分离器经管线连接升压设备并最后与输出管线连通；

输出管线的第一分支与舰船动力设备燃烧室相连通，第二分支通过中低压增压设备与舰船上的低中压用氧点或储氧点相连通；

在低中压用氧点接口之后，第二分支经高压增压机后分别并列与主供气源储存气瓶组和辅助供气源储存气瓶组连通；所述的主供气源储存气瓶组与高压用氧直接使用点或者减压使用点相连通；所述的辅助供气源储存气瓶组与高压用氧直接使用点相连通。

按上述技术方案，在辅助供气源储存气瓶组与高压增压机入口之间还设置一个当辅助供气源储存气瓶组压力不足时将气源经增压机增压灌充到主供气源储存气瓶组的转注回路，由减压阀、控制阀通过连接管线组成。

按上述技术方案，主供气源储存气瓶组的输出回路上还设置一条往低、中压用氧点输送的保障回路，所述的回路由减压阀、控制阀通过连接管线组成。

按上述技术方案，该热源提供模块包含一个主换热器、加热器、第三换热器、第四换热器；第四换热器一端与原料气升压设备连通，另一端与第三换热器连通；主换热器与舰船动力设备燃烧室相连通，并同时通过加热器与离子传输膜分离器连通；离子传输膜分离器的氧气输出热能回收端与第四换热器连通，其废气排放热能回收端与第三换热器相连通，第三换热器与废气排放管线相连通。

按上述技术方案，所述的离子传输膜分离器包含的离子传输膜，是一种由氧离子-电子混合导体陶瓷材料制成的致密膜.

所述离子传输膜为由La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.803-δ体系材料通过相转化烧结法制备的中空纤维陶瓷膜。

采用上述系统的供氧方法，其特征在于基于离子传输膜分离器并结合舰上热能资源制备氧气，并按照实际使用压力需求对所制备的氧气进行转送、增压、存储、转注等流体再分配；具体流程为：